Регуляция и патология углеводного обмена

1.

Лекция №7
Регуляция
и
патология
углеводного
обмена

2. Регуляция обмена углеводов состоит из регуляции:

1. катаболизма глюкозы (гликолиз)
2. пентозофосфатного пути превращения глюкозы
3. синтеза глюкозы (глюконеогенез)
4. синтеза гликогена (гликогеногенез)
5. мобилизации гликогена (гликогенолиз)
6. общего пути катаболизма
Соотношение между процессами катаболизма и
анаболизма глюкозы в клетках печени находятся
под контролем целого ряда факторов регуляции:
• Концентрация метаболитов и глюкозы
• Воздействие гормонов

3. Регуляции гликолиза

4. Регуляции гликолиза

5. Регуляции гликолиза

Механизм действия инсулина –
гипогликемического гормона
1. Повышает проницаемость клеточных
мембран для глюкозы, способствуя переходу
ее из крови в ткани;
2. Задерживает глюкозу в клетках, активируя
гексокиназу («гексокиназная ловушка
глюкозы»);
3. Усиливает распад глюкозы в мышцах путем
индукции синтеза регуляторных ферментов
гликолиза – гексокиназы,
фосфофруктокиназы, пируваткиназы;
4. В печени активирует гликогенсинтетазу,
усиливает синтез гликогена – гликогенез.

6. Регуляции гликолиза

Механизм действия инсулина
5. Подавляет синтез ферментов глюконеогенеза,
препятствует избыточному катаболизму
жиров и белков и переходу их в углеводы.
6. Инсулин регулирует активность ферментов
на генетическом уровне – является
индуктором синтеза ферментов гликолиза и
репрессором синтеза ферментов
глюконеогенеза.
7. Инсулин активирует дегидрогеназы
пентофосфатного пути.

7. Гормональная регуляция гликолиза

Инсулин активирует:
Ферменты гликолиза: гексокиназу,
фосфофруктокиназу, пируваткиназу.
Ферменты пентозофосфатного пути:
глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, 6фосфоглюконатдегидрогеназу.
Ферменты гликогенеза (синтез
гликогена): гликогенсинтазу.
Ферменты ЦТК: цитратсинтазу.

8. Регуляции пентозофосфатного пути превращения глюкозы

Механизм действия
адреналина и глюкагона
1. Усиливают распад гликогена в
мышцах и печени, активируя
фосфорилазу гликогена и переход
глюкозы в кровь за счет активизации
глюкозо-6-фосфотазы.
2. Адреналин оказывает
преимущественное действие на
мышечные клетки, а глюкагон – на
клетки печени.

9. Регуляции глюконеогенеза

Механизм действия
глюкокортикоидов
• Усиливают глюконеогенез за счет
индукции синтеза в клетках печени
ключевых ферментов глюконеогенеза
– фосфоенолпируваткарбоксилазы,
пируваткарбоксилазы, фруктозо-1,6дифосфотазы, глюкозо-6-фосфотазы.

10. Гормональная регуляция глюконеогенеза

Гипергликемические гормоны:
• Адреналин, глюкогон – активация
фосфорилазы.
• Кортикостероиды – активация (усиление
синтеза) ферментов глюконеогенеза:
пируваткарбоксилаза, ФЕП-карбоксилаза,
фру-1,6-дифосфотаза, глю-6-фосфотаза.
• Кортикостероиды - утилизация глюкозы –
ингибируют гексокиназу
• АКТГ - усиление синтеза гормонов коры
надпочечников
• СТГ – опосредованное действие, активируя
липазу жировых депо и способствуя
повышению концентрации НЭЖК в крови
(энергетический материал), сберегается
глюкоза.

11. Регуляция синтеза гликогена (гликогеногенез)

Регуляция скоростей синтеза и
распада гликогена в печени
поддерживает постоянство
концентрации глюкозы в крови
(3,33-5,55 ммоль/л). Регуляция
обмена гликогена в мышцах
обеспечивает энергетическим
материалом как интенсивную
работу мышц, так и
энергозатраты в состоянии
покоя.

12. Регуляция мобилизации гликогена (гликогенолиз)

Основным показателем
состояния углеводного
обмена является
содержание глюкозы в
крови.
Нормальный уровень
глюкозы в крови, взятой из
пальца:
в цельной крови:
натощак — от 3,3 до 5,5
ммоль/л;
через 2 часа после еды —
менее 7,8 ммоль/л;
в плазме:
натощак — до 6,1 ммоль/л;
через 2 часа после еды —
менее 7,8 ммоль/л.

13.

Патология обмена углеводов
гипергликемии
физиологические
патологические

14. Регуляция общего пути катаболизма

Патология обмена углеводов
К физиологическим гипергликемиям
относятся:
1. алиментарные, возникающие при
одномоментном приеме больших
количеств углеводов
2. нейтрогенные, возникающие при
стрессовых ситуациях в результате
выброса в кровь больших количеств
адреналина.
Физиологические гипергликемии
носят транзиторный характер и
быстро проходят.

15.

Патология обмена углеводов
• Патологические гипергликемии обусловлены
нарушением оптимального соотношения между
секрецией гормонов гипо- и гипергликемического
действия:
1. сахарный диабет,
2. заболеваниям гипофиза, сопровождающимся
повышенной секрецией соматотропного гормона и
АКТГ (акромегалия, опухоли гипофиза),
3. опухолями мозгового слоя надпочечников, при
которых усилено образование катехоламинов и
коркового слоя надпочечников с усиленной
продукцией глюкокортикоидов,
4. гиперфункции щитовидной железы,
5. некоторым болезням печени (инфекционный
гепатит, цирроз печени).

16. Механизм действия инсулина – гипогликемического гормона

Клинические рекомендации Сахарный диабет 1 типа у
взрослых, 2019 https://cr.minzdrav.gov.ru/recomend/286_2
Клинические рекомендации Сахарный диабет 2 типа у
взрослых, 2022
https://cr.minzdrav.gov.ru/schema/290_2
• Сахарный диабет (СД) – это группа
метаболических (обменных) заболеваний,
характеризующихся хронической
гипергликемией, которая является
результатом нарушения секреции инсулина,
действия инсулина или обоих этих
факторов. Хроническая гипергликемия при
СД сопровождается повреждением,
дисфункцией и недостаточностью
различных органов, особенно глаз, почек,
нервов, сердца и кровеносных сосудов.

17. Механизм действия инсулина

В основе сахарного диабета лежат
следующие молекулярные дефекты:
1. Нарушение превращения проинсулина
в инсулин в результате мутаций,
затрагивающих аминокислотные
остатки в участке соединения А-цепи
(или В-цепи) с С-пептидом в
проинсулине. У таких больных в крови
высокое содержание проинсулина,
лишенного гормональной активности.
2. Нарушение молекулярной структуры
инсулина. Замена фен на лей
сопровождается снижением
гормональной активности в 10 раз.

18. Инсулин активирует:

В основе сахарного диабета лежат
следующие молекулярные дефекты:
3. Дефект рецепторов инсулина. У ряда
больных секретируется нормальный
инсулин, но нарушено его связывание с
клетками-мишенями в результате дефекта
рецепторов инсулина в плазматических
мембранах.
4. Нарушение сопряжения рецепторов
инсулина. У ряда больных секретируется
нормальный инсулин, клетки-мишени
содержат обычное количество рецепторов,
но отсутствует сопряжение между инсулинрецепторным комплексом и следующим
компонентом в цепи передачи
гормонального сигнала.

19. Механизм действия адреналина и глюкагона

Важнейшими биохимическими
признаками сахарного диабета являются:
Гипергликемия. В результате недостатка инсулина нарушается
проникновение глюкозы в ткани и глюкоза накапливается в крови. В
ответ на дефицит глюкозы в клетках печени усиливается распад
гликогена и выход свободной глюкозы в кровь, что усугубляет
гипергликемию. Возникает возможность развитие
гипергликемической комы.
Глюкозурия и полиурия. Когда содержание глюкозы в крови
превышает способность почечных канальцев к реабсорбции глюкозы
она выделяется с мочой. Вместе с глюкозой выделяется много воды и
больной испытывает голод и жажду - полидипсия.
Кетонемия и кетоурия. Вследствие дефицита глюкозы в тканях
клетки начинают использовать в качестве энергии жиры. При окислении жирных кислот образуется Ацетил-КоА, который не
сгорает с ЦТК полностью и из него синтезируются кетоновые тела:
ацетоуксусная, β-оксимасляная кислоты и ацетон. Увеличение
концентрации кетоновых тел в крови – кетонемия и выведение
кетоновых тел с мочой – кетонурия.
Нарушение кислотно-щелочного равновесия с развитием
кетоацидоза.
Кетоновые тела сдвигают рН крови и тканевой жидкости в кислую
сторону. Вначале буферные системы компенсируют сдвиг рН –
компенсированный ацидоз. При тяжелых состояниях может
возникнуть некомпенсированный ацидоз.

20. Механизм действия глюкокортикоидов

ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ САХАРНОГО ДИАБЕТА И ДРУГИХ НАРУШЕНИЙ
ГЛИКЕМИИ (ВОЗ, 1999–2013) !!!!!
Клинические рекомендации Сахарный диабет 2 типа у взрослых, 2022
https://cr.minzdrav.gov.ru/schema/290_2
Время определения
Натощак
Через 2 часа после ПГТТ
Натощак**
или Через 2 часа после
ПГТТ**
или Случайное
определение***
Концентрация глюкозы, ммоль/л*
Цельная капиллярная кровь
Венозная плазма
НОРМА
< 5,6
< 6,1
< 7,8
< 7,8
Сахарный диабет
≥ 6,1
≥ 7,0
≥ 11,1
≥ 11,1
≥ 11,1
≥ 11,1
Нарушенная толерантность к глюкозе
Натощак (если определяется
< 6,1
и Через 2 часа после ПГТТ
≥ 7,8 и < 11,1
< 7,0
≥ 7,8 и < 11,1
* Диагностика проводится на основании лабораторных определений уровня глюкозы.
**Диагноз СД всегда следует подтверждать повторным определением гликемии в последующие дни, за
исключением случаев несомненной гипергликемии с острой метаболической декомпенсацией или с очевидными
симптомами.
Диагноз гестационного СД может быть поставлен на основании однократного определения гликемии.
*** При наличии классических симптомов гипергликемии.

21. Гипергликемические гормоны:

ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ САХАРНОГО ДИАБЕТА И ДРУГИХ НАРУШЕНИЙ
ГЛИКЕМИИ (ВОЗ, 1999–2013) !!!!!
Клинические рекомендации Сахарный диабет 2 типа у взрослых, 2022
https://cr.minzdrav.gov.ru/schema/290_2
Время определения
Натощак и
Через 2 часа после ПГТТ
(если определяется)
Концентрация глюкозы, ммоль/л*
Цельная капиллярная кровь
Венозная плазма
Нарушенная гликемия натощак
≥ 5,6 и < 6,1
≥ 6,1 и < 7,0
< 7,8
< 7,8
Норма у беременных
Натощак
и Через 1 час после ПГТТ
и Через 2 часа после ПГТТ
< 5,1
< 10,0
< 8,5
Гестационный сахарный диабет
Натощак
или Через 1 час после ПГТТ
или Через 2 часа после ПГТТ
≥ 5,1 и < 7,0
≥ 10,0
≥ 8,5 и <11,1
* Диагностика проводится на основании лабораторных определений уровня глюкозы.
**Диагноз СД всегда следует подтверждать повторным определением гликемии в последующие дни, за
исключением случаев несомненной гипергликемии с острой метаболической декомпенсацией или с очевидными
симптомами.
Диагноз гестационного СД может быть поставлен на основании однократного определения гликемии.
*** При наличии классических симптомов гипергликемии.

22. Регуляция скоростей синтеза и распада гликогена в печени поддерживает постоянство концентрации глюкозы в крови (3,33-5,55

Время определения концентрация
глюкозы !!!!!
• Перевод
глюкозы крови
из ммоль/л в
мг/дл:
• 1 ммоль/л ×
18,02 = мг/дл
• Натощак – означает
уровень глюкозы крови
утром после
предварительного
голодания в течение не
менее 8 часов и не более
14 часов.
• Случайное – означает
уровень глюкозы крови в
любое время суток вне
зависимости от времени
приема пищи.

23.

ОСТРЫЕ ОСЛОЖНЕНИЯ САХАРНОГО ДИАБЕТА
1. Диабетический кетоацидоз (дка,
диабетическая кетоацидотическая кома)
2. Гиперосмолярное гипергликемическое
состояние (ггс)
3. Молочнокислый ацидоз (лактатацидоз)
4. Гипогликемия и гипогликемическая
кома

24. Патология обмена углеводов

1. Диабетический кетоацидоз (дка,
диабетическая кетоацидотическая кома)
!
• ДКА – требующая экстренной госпитализации
острая декомпенсация СД, с гипергликемией
(уровень глюкозы плазмы > 13 ммоль/л у
взрослых и > 11 ммоль/л у детей),
гиперкетонемией (> 5 ммоль/л), кетонурией (≥
++), метаболическим ацидозом (рН < 7,3) и
различной степенью нарушения сознания или
без нее.
• Основная причина: абсолютная или
выраженная относительная инсулиновая
недостаточность.

25. Патология обмена углеводов

Лабораторные изменения:
диагностика и дифференциальная
диагностика ДКА
• Общий анализ мочи: Глюкозурия,
кетонурия, протеинурия (непостоянно).
• Биохимический анализ крови:
Гипергликемия, гиперкетонемия.
• КЩС: Декомпенсированный
метаболический ацидоз.

26. Патология обмена углеводов

2. ГИПЕРОСМОЛЯРНОЕ
ГИПЕРГЛИКЕМИЧЕСКОЕ
СОСТОЯНИЕ (ГГС)!
• ГГС – острая декомпенсация СД, с резко
выраженной гипергликемией (как правило,
уровень ГП > 35 ммоль/л), высокой
осмолярностью плазмы и резко
выраженной дегидратацией, при отсутствии
кетоза и ацидоза.
• Основная причина: выраженная
относительная инсулиновая
недостаточность + резкая дегидратация.

27. Клинические рекомендации Сахарный диабет 1 типа у взрослых, 2019 https://cr.minzdrav.gov.ru/recomend/286_2 Клинические

Лабораторные изменения:
диагностика и дифференциальная
диагностика ГГС
• Общий анализ мочи: Общий анализ мочи:
Массивная глюкозурия, протеинурия
(непостоянно); кетонурии нет.
• Биохимический анализ крови: Крайне
высокая гипергликемия, кетонемии нет.
• КЩС: Ацидоза нет: рН > 7,3, бикарбонат >
15 ммоль/л, анионная разница < 12 ммоль/л.

28. В основе сахарного диабета лежат следующие молекулярные дефекты:

3. МОЛОЧНОКИСЛЫЙ АЦИДОЗ
(ЛАКТАТАЦИДОЗ) !
• Лактатацидоз – метаболический ацидоз
с большой анионной разницей (≥10
ммоль/л) и уровнем молочной кислоты в
крови > 4 ммоль/л (по некоторым
определениям – более 2 ммоль/л).
• Основная причина – повышенное
образование и снижение утилизации
лактата и гипоксия.

29. В основе сахарного диабета лежат следующие молекулярные дефекты:

Лабораторные изменения:
диагностика и дифференциальная
диагностика лактатацидоза
• Биохимический анализ крови: Лактат >
4,0 ммоль/л, реже 2,2 – 4 ммоль/л.
Гликемия: любая, чаще гипергликемия.
КЩС: Декомпенсированный
метаболический ацидоз: рН < 7,3, уровень
бикарбоната в сыворотке ≤ 18 ммоль/л,
анионная разница ≥ 10-15 ммоль/л (с
коррекцией на гипоальбуминемию).

30. Важнейшими биохимическими признаками сахарного диабета являются:

4. ГИПОГЛИКЕМИЯ И
ГИПОГЛИКЕМИЧЕСКАЯ КОМА
!
• Гипогликемия – уровень глюкозы плазмы < 2,8
ммоль/л, сопровождающийся клинической
симптоматикой или < 2,2 ммоль/л, независимо от
симптомов*.
• Основная причина – повышенное образование и
снижение утилизации лактата и гипоксия.
• Мероприятия по купированию гипогликемии у
больных СД, получающих сахароснижающую
терапию, следует начинать при уровне глюкозы
плазмы < 3,9 ммоль/л.

31. ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ САХАРНОГО ДИАБЕТА И ДРУГИХ НАРУШЕНИЙ ГЛИКЕМИИ (ВОЗ, 1999–2013) !!!!! Клинические рекомендации Сахарный

Лабораторные изменения:
диагностика и дифференциальная
диагностика гипогликемии и
гипогликемической комы
• Биохимический анализ крови: Глюкоза
плазмы < 2,8 ммоль/л (при коме – как
правило, < 2,2 ммоль/л).

32. ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ САХАРНОГО ДИАБЕТА И ДРУГИХ НАРУШЕНИЙ ГЛИКЕМИИ (ВОЗ, 1999–2013) !!!!! Клинические рекомендации Сахарный

Гликогеновые болезни - это группа
наследственных заболеваний, причинами
которых являются дефекты ферментов,
участвующих в синтезе или распаде гликогена, а
также в регуляции этих процессов.
• Гликогенозы (болезни накопления гликогена) обусловлены
дефектом ферментов, участвующих в распаде гликогена.
Гликогеноз проявляется избыточным накоплением
гликогена в печени, сердечной и скелетных мышцах,
почках, легких и других органах. Накапливаемый гликоген
может иметь как нормальную структуру, так и измененную.
Результатом нарушения распада гликогена
является гипоглюкоземия (снижение содержания глюкозы в
крови). Гликогенозы различаются характером и
локализацией дефектного фермента.
• Агликогенозы являются следствием нарушения синтеза
гликогена и сопровождаются снижением его содержания в
тканях. Результатом также является гипоглюкоземия.

33. Время определения концентрация глюкозы !!!!!

Гликогенозы (обмен гликогена)
Глю
Глю-6-фосфатаза
Глю-6ф
Глю-1ф
УТФ
ПФ
УДФ-глю
Гликогенсинтаза (1-4)
«Ветвящий» фермент (1-6)
Гликогенn
Гликогенn
УДФ
Гликоген(
n+1)
Фосфорилаза
«Деветвящий»
фермент

34. ПГТТ – пероральный глюкозотолерантный тест. Проводится в случае сомнительных значений гликемии для уточнения диагноза. !!!!!

Гликогенозы
• Всего известно 12 типов гликогенозов. По
патогенетическому признаку гликогенозы
делят:
• печеночные – I, III, IV, VI, VIII, IX, Х, ХI
типов,
• мышечные – V и VII типов,
• смешанные – II типа.

35. ОСТРЫЕ ОСЛОЖНЕНИЯ САХАРНОГО ДИАБЕТА

Печеночные гликогенозы
Название
гликогеноза
I тип
Вид гликогеноза,
генетический дефект
фермента,
локализация
болезнь ФорбсаКори
Лабораторные
Клинические
Глю-6-фосфатаза в
гепатоцитах
Гипогликемия
натощак.
Увеличение
содержания:
в гепатоцитах
гликогена, в крови
лактата, кетоновых
тел триацилглицерола,
мочевой к-ты. Ацидоз.
Гепатомегалия,
гипотрофия,
замедление роста,
кровоточивость,
судороги
аутосомнорецессивный
дефект амило-α1,6глюкозидазы, "деветв
ящего" фермента,
гидролизующего α1,6гликозидную связь.
гипогликемия
натощак, кетоз,
липидемия,
повышение уровня
гликогена в
эритроцитах
гепатомегалия,
умеренная задержка
физического развития,
в подростковом
возрасте возможна
небольшая миопатия.
болезнь Гирке
III тип
Признаки

36. 1. Диабетический кетоацидоз (дка, диабетическая кетоацидотическая кома) !

Печеночные гликогенозы
Название
гликогеноза
Вид гликогеноза,
генетический дефект
фермента,
локализация
IV тип
болезнь Андерсена
дефект ветвящего фер
мента, образуется
гликоген с малым
количеством
ветвлений, что резко
уменьшает скорость
гликогенолиза
VI тип
Гликогенфосфорилаза в гепатоцитах
болезнь Херса
Признаки
Лабораторные
Клинические
мышечная слабость,
плохая
переносимость
физической
нагрузки, судороги
Гипогликемия
Гепатомегалия,
натощак,
слабовыраженное
кетонемия, ацидоз, замедление роста
увеличение
содержания в крови
лактата, в печени гликогена

37. Лабораторные изменения: диагностика и дифференциальная диагностика ДКА

Мышечные гликогенозы
Название
гликогеноза
V тип
болезнь
Мак-Ардля
VII тип
болезнь Таруи
Вид гликогеноза,
генетический дефект
фермента, локализация
Признаки
Лабораторные
Клинические
Развивается в связи с
дефицитом мышечной
фосфорилазы.
Активность печеночной
фосфорилазы не
изменена
Миопатия, болезненные
судороги мышц после
физической нагрузки
Дефицит
фосфоглюкомутазы в
печени и (или) мышцах
Непереносимость
физической нагрузки,
сопровождающуюся
тошнотой и рвотой,
болезненными спазмами
мышц. Поступление
глюкозы не повышает
способность совершать
физические действия.
После употребления пищи
симптомы обостряются.

38. 2. ГИПЕРОСМОЛЯРНОЕ ГИПЕРГЛИКЕМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ (ГГС)!

Смешанные гликогенозы
Название
гликогеноза
II тип
болезнь Помпе
Вид гликогеноза,
генетический
дефект фермента,
локализация
отсутствия
лизосомальной
(кислой)
α-1,4-глюкозидазы
Признаки
Лабораторные
Клинические
В сыворотке крови
повышено содержание
мочевой к-ты,
глутамин-щавелевоуксусной
трансаминазы и
альдолазы; в мышцах,
печени, лейкоцитах—
дефицит кислой
(лизосомальной)
альфа-1,4глюкозидазы,
содержание гликогена
в печени — 12%, в
мышцах — 10%
Происходит
накопление гликогена
в лизосомах и в
цитоплазме.
Заболевание
составляет почти 10%
всех гликогенозов и
является наиболее
злокачественным.
Больные при
отсутствии лечения
умирают в раннем
возрасте из-за
кардиомегалии и
тяжелой сердечной
недостаточности.